2020-2021学年高中物理鲁科版选修3-2-对点练习：3.2-第三章-交变电流.docx

交变电流的产生及规律1当沟通发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是()A电流将转变方向B磁场方向和线圈平面平行C线圈的磁通量最大D线圈产生的感应电动势最大答案AC解析当线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，电流将转变方向故选A、C.正弦交变电流的图象2一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图329甲所示，则下列说法中正确的是()图329At0时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，的变化率最大Ct0.02 s时刻，交变电动势达到最大D该线圈产生的相应交变电动势的图象如图乙所示答案B解析由题图甲可知t0时刻，线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，t0.01 s时刻，磁通量为零，但变化率最大，所以A项错误，B项正确；t0.02 s时，交变电动势应为零，C、D项均错误峰值和瞬时值问题3沟通发电机在工作时电动势为eEmsint，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为()AeEmsinBe2EmsinCeEmsin 2t Desin 2t答案C解析本题考查交变电压的瞬时值表达式eEmsin t，而EmNBS，当加倍而S减半时，Em不变，故正确答案为C.图32104有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 ，线框绕OO轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如图3210所示，垂直于线框平面对里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多大？答案(1)6.28 V6.28 A(2)5.44 V解析(1)交变电流电动势最大值为EmnBS100.50.2210 V6.28 V，电流的最大值为Im A6.28 A.(2)线框转过60时，感应电动势eEmsin 605.44 V.(时间：60分钟)题组一交变电流的产生及规律1长为a、宽为b的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的OO轴以恒定的角速度旋转设t0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是()A0，0 B0，BabC.，0 DBab，Bab答案B解析实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势：eEmcos tBabcos t.当t0时，cos t1，虽然磁通量0，但是电动势有最大值EmBab，依据法拉第电磁感应定律En，可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即EmBab.综上所述，正确选项为B.图32112如图3211所示，为演示交变电流产生的装置图，关于这个试验，正确的说法是()A线圈每转动一周，指针左右摇摆两次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置ab边的感应电流方向为abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零答案C解析线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流转变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向转变两次，指针左右摇摆一次，故A错；线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为ab，故C对；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，B、D错误3如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsin t的图是()答案A解析线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开头计时，产生的电动势eBSsin t，由此推断，只有A选项符合题组二正弦交变电流的图象4矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图3212所示，下列结论正确的是()图3212A在t0.1 s和t0.3 s时，电动势最大B在t0.2 s和t0.4 s时，电动势转变方向C电动势的最大值是157 VD在t0.4 s时，磁通量变化率达最大，其值为3.14 Wb/s答案CD解析由t图象可知maxBS0.2 Wb，T0.4 s，又由于N50，所以EmaxNBSNmax157 V，C正确；t0.1 s 和0.3 s时，最大，e0，变向；t0.2 s和0.4 s时，0，eEmax最大，故A、B错误；依据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知，当t0.4 s时，最大，3.14 Wb/s，D正确图32135处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直在t0时刻，线圈平面与纸面重合(如图3213所示)，线圈的cd边离开纸面对外运动若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是()答案C解析线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的沟通电对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面对纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则推断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同，所以C对6.图3214如图3214所示，单匝矩形线圈的一半放在具有抱负边界的匀强磁场中，线圈轴线OO与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)若从图示位置开头计时，并规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是下图中的()答案A解析由题意知线圈总有一半在磁场中做切割磁感线的匀速圆周运动，所以产生的仍旧是正弦交变电流，只是最大值为全部线圈在磁场中匀速转动状况下产生的感应电动势最大值的一半，所以选项B、C错误，再由右手定则可以推断出A选项符合题意7一个矩形线圈绕垂直于匀强磁场的固定于线圈平面内的轴转动线圈中感应电动势e随时间t的变化图象如图3215所示，下列说法中正确的是()图3215At1时刻通过线圈的磁通量为0Bt2时刻通过线圈的磁通量最大Ct3时刻通过线圈的磁通量的变化率最大D每当e变换方向时通过线圈的磁通量最大答案D解析由图可知，t2、t4时刻感应电动势最大，即线圈平面此时与磁场方向平行；在t2、t3时刻感应电动势为零，此时线圈平面与磁场方向垂直故选D.题组三峰值和瞬时值问题8有一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线圈中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是()A当磁通量为零时，感应电动势也为零B当磁通量减小时，感应电动势也减小C当磁通量等于0.5m时，感应电动势为0.5EmD角速度答案D解析由交变电流的产生原理可知，感应电动势与磁通量大小的变化率有关，与磁通量大小无关磁通量最大时，感应电动势为零；而磁通量为零时，感应电动势最大且EmBSm，故选项D正确9.图3216如图3216所示，一矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度从图示位置开头匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为()A0.5Bl1l2sin tB0.5Bl1l2cos tCBl1l2sin tDBl1l2cos t答案D解析线圈从题图示位置开头转动，电动势瞬时值表达式为eEmcos t，由题意，EmBSBl1l2，所以eBl1l2cos t.10如图3217所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e0.5sin(20t) V，由该表达式可推知以下哪些物理量()图3217A匀强磁场的磁感应强度B线框的面积C穿过线框的磁通量的最大值D线框转动的角速度答案CD解析依据正弦式交变电流的表达式：eBSsin t，可得20 rad/s，而磁通量的最大值的大小的表达式为BS，所以可以依据BS0.5求出磁通量的最大值11一矩形线圈有100匝，面积为50 cm2，线圈内阻r2 ，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开头计时，已知磁感应强度B0.5 T，线圈的转速n1 200 r/min，外接一用电器，电阻为R18 ，试写出R两端电压瞬时值的表达式答案u9cos 40t V解析：角速度2n2( r/s)40 rad/s，最大值EmNBS1000.55010440V10 V，线圈中感应电动势eEmcost10cos 40t V，由闭合电路欧姆定律i A，故R两端电压uRi1810cos 40t V，即u9cos 40t V.12如图3218所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度B T，线框的CD边长为20 cm，CE、DF长均为10 cm，转速为50 r/s.若从图示位置开头计时：图3218(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)在et坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图象答案(1)e10cos(100t) V(2)见解析图解析(1)线圈转动，开头计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，在t时刻线框转过的角度为t，此时刻，eBl1l2cos t，即eBScos t.其中B T，S0.10.2 m20.02 m2，2n250 rad/s100 rad/s.故e0.02100cos(100t) V，即：e10cos(100t) V.(2)线框中感应电动势随时间变化关系的图象如图所示：